水輪機(jī)過(guò)流部件三維建模關(guān)鍵技術(shù)與數(shù)值仿真.pdf

1、全球電力資源匱乏及環(huán)境污染問(wèn)題使得水電行業(yè)面臨著新的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。水輪機(jī)作為水電站的主要設(shè)備，關(guān)系著電站的安全以及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。隨著水電資源進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，水輪機(jī)技術(shù)變得尤為重要。還有一些技術(shù)難題制約著水輪機(jī)的高效穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，隨著裝機(jī)容量的提高，不僅帶來(lái)了巨大的發(fā)電量，也帶來(lái)了突出的穩(wěn)點(diǎn)性問(wèn)題。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及數(shù)值仿真技術(shù)的不斷完善，數(shù)字化建模與仿真以其方便快捷、成本低、研發(fā)周期短等優(yōu)勢(shì)，為水輪機(jī)研究帶來(lái)了新途徑，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于水電行

2、業(yè)。為此，對(duì)水輪機(jī)過(guò)流部件進(jìn)行建模與數(shù)值仿真，對(duì)分析引起水輪機(jī)振動(dòng)的因素以及過(guò)流部件內(nèi)部流場(chǎng)狀態(tài)的研究具有十分重要的意義。本文的主要內(nèi)容如下：
　　首先簡(jiǎn)明扼要的闡敘了過(guò)流部件建模與數(shù)值仿真的研究現(xiàn)狀與意義，陳述了三維計(jì)算機(jī)建模與全流道數(shù)值仿真的發(fā)展歷程，同時(shí)對(duì)了計(jì)算流體力學(xué)基本原理和模態(tài)分析基本原理進(jìn)行了講解，著重介紹了全流道數(shù)值模擬所用到的基本方程和湍流模型。其次基于三維建模軟件UG，介紹了自由曲線曲面造型技術(shù)，并以UG為平臺(tái)

3、，根據(jù)水輪機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)，對(duì)水輪機(jī)全流道進(jìn)行數(shù)字化建模，其中包括蝸殼、固定導(dǎo)葉、活動(dòng)導(dǎo)葉、轉(zhuǎn)輪以及尾水管。然后論述了引起水輪機(jī)振動(dòng)的主要因素以及水輪機(jī)振動(dòng)的主要研究方法，同時(shí)結(jié)合有限元分析軟件對(duì)轉(zhuǎn)輪及其葉片進(jìn)行了模態(tài)分析；最后結(jié)合網(wǎng)格劃分軟件ICEM CFD，對(duì)蝸殼區(qū)域、導(dǎo)葉區(qū)域、轉(zhuǎn)輪區(qū)域和尾水管區(qū)域進(jìn)行了非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的劃分，隨后利用專業(yè)CFD軟件FLUENT實(shí)現(xiàn)水輪機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)數(shù)值模擬仿真，實(shí)現(xiàn)了CAD/CFD的技術(shù)結(jié)合。
　　總之，